含镍催化剂的分析与 NiSO4·7H2O 的制备及应用

含镍催化剂的分析与 NiSO4·7H2O 的制备及应用

【答案】解析：（1）含镍催化剂主要含Ni，还含有Al（31%），Al以单体和氧化物的形式存在。铝和氧化铝能与强酸、强碱发生反应，溶解，得到含有偏铝酸盐的溶液；

（2）根据最终制备NiSO4·7H2O，需要加入硫酸进行溶解，防止引入其它杂质离子；铁及其化合物、镍与硫酸反应生成亚铁离子和镍离子，过滤后得到的溶液为硫酸亚铁和硫酸镍溶液；

（3）调节溶液pH值至酸性，防止镍离子水解，减少镍离子的损失；

(4)绿色硫酸盐晶体的出现说明在加入双氧水并保温过程中，双氧水没有完全氧化亚铁离子；

（5）基于NaClO在强碱性溶液中氧化NiSO4，可得到碱性镍镉电池的电极材料—NiOOH。次氯酸钠还原为氯离子。结合电荷守恒和原子守恒，写出离子反应方程式。

答：（1）“碱浸”工艺的目的是除去铝及其氧化物和油污。铝是两性元素，与强碱反应，氧化铝是两性氧化物，与强碱反应。镍和铁及其氧化物不与碱反应，达到除铝的目的。二者反应方程式分别为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑，Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O，

因此答案为：Al、Al2O3、油脂；

（2）酸浸主要溶解镍金属和铁及其氧化物，制备的目的是得到NiSO4·7H2O。加入的酸不能引入新的杂质，所以酸浸时需加入硫酸。镍、铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和硫酸镍溶液。

所以答案是：H2SO4；Ni2+，Fe2+；

（3）硫酸镍溶液需经过蒸发浓缩结晶，为防止镍离子水解形成氢氧化镍沉淀，需控制溶液pH值在酸性条件下。

因此，答案为：在浓缩结晶过程中防止Ni2+水解（或“在浓缩结晶过程中防止Ni(OH)2沉淀”）；

（4）产品晶体中有时会混入少量绿矾（FeSO4·7H2O），说明加双氧水氧化亚铁离子时，亚铁离子没有被完全氧化。氢氧化亚铁沉淀的pH大于镍离子沉淀的pH。保温的目的是使亚铁离子完全氧化。

因此答案是：H2O2量不足（或H2O2失效）、保温时间不够导致Fe2+氧化不完全；

（5）在强碱性溶液中，NiSO4与NaClO一起氧化，生成碱性镍镉电池的电极材料NiOOH。该反应的离子方程式为：2Ni2++ClO-+4OH-=+Cl-+H2O。

因此答案是：2Ni2++ClO-+4OH-=↓+Cl-+H2O。

点评：本题考查了金属回收的基本方法，难溶性电解质的溶解和沉淀应用，沉淀转化的条件，对铝、铁、镍化合物化学性质的认识，以及在不同溶液pH条件下使用不同离子沉淀条件的方法。控制溶液pH值去除杂质离子是答题的关键。本题难度中等。